Gießvorrichtung für die Schwerkraft-Gießtechnik

专利摘要:
Eswird eine Gießvorrichtungfür dieSchwerkraft-Gießtechnikvorgeschlagen, mit einem Gießarmund einem daran schwenkbar angebrachten Löffel zum Dosieren und Ausgießen desGießmaterialssowie zum Transportieren desselben von einer Schmelze zu einer Gussform,wobei der Gießarmprogrammgesteuert bewegbar ist und Mittel zum programmgesteuertenVerschwenken des Löffelsaufweist. Diese umfassen einen vom Löffel beabstandet angeordnetenServomotor und mindestens eine Pleuelstange zur Drehmomentübertragungvom Servomotor zum Löffel.
公开号:DE102004026062A1
申请号:DE200410026062
申请日:2004-05-25
公开日:2004-12-30
发明作者:Heinz Nitsch；Joachim Rotzinger
申请人:ROBOTEC ENGINEERING GmbH；
IPC主号:B22D39-02

专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft eine Gießvorrichtung für die Schwerkraft-Gießtechnik,umfassend einen Gießarmund einen daran schwenkbar angebrachten Löffel zum Dosieren und Ausgießen desGießmaterialssowie zum Transportieren desselben von einer Schmelze zu einer Gussform.Es handelt sich hierbei um eine automatische Gießvorrichtung; daher ist der Gießarm programmgesteuertbewegbar und es sind Mittel zum programmgesteuerten Verschwenkendes Löffelsvorhanden.
[0002] Vorallem aufgrund der zunehmenden Verwendung von Aluminium und sonstigenLeichtmetallen im Fahrzeugbau ist das Schwerkraftgießen eine zwaraltbekannte, jedoch wieder höchstaktuelle Technik. Dennoch sind die wesentlichen Prozessabläufe in derGießereitechnikheutzutage kaum automatisiert. Beim Schwerkraftkokillenguss beispielsweisearbeiten viele Gießereiennoch immer mit Gießlöffeln, diemanuell geführtwerden. Beim Sandguss kommen oft Dosieröfen mit Gießrinnen zum Einsatz, über welchedas Gießmaterialvon der Schmelze in den Steiger der Form gelangt.
[0003] Esliegt auf der Hand, dass das erstgenannte manuelle Gießen mithohen Kosten verbunden ist, währenddie Reproduzierbarkeit der Ergebnisse oft zu wünschen übrig lässt. Bei den letztgenanntenDosieröfenmit Gießrinnenkann problematisch sein, dass das Gießmaterial, in der Regel flüssiges Metall, beimDurchlaufen der Gießrinnerelativ großflächig mitder Umgebungsluft in Berührungkommt, was zu unerwünschterOxidbildung führt.Außerdemkann überdie Gießrinnelediglich ein Eingusspunkt der Gussform mit Gießmaterial versorgt werden.Ein Variieren der Gussform oder das Vorhandensein von mehreren Eingusspunktenan einer Gussform sind bei dieser Technik nicht einsetzbar.
[0004] Umdas Schwerkraftgießeneffizienter zu gestalten, sind in jüngerer Zeit vereinzelt programmgesteuerteLöffelautomaten,also einfache Roboter, eingesetzt worden. Diese Löffelautomatenbilden eine Gießvorrichtungder eingangs genannten Art, wobei der Gießarm mit dem schwenkbar daranangebrachten Löffelzunächstin den Ofen verbracht und dort der Löffel in die Schmelze getauchtwird, um das flüssigeGießmaterialaufzunehmen. Nach dem Anheben des Löffels aus der Schmelze wirddann durch leichtes Kippen des LöffelsGießmaterialin die Schmelze zurückgegeben,um eine genaue Dosierung des im Löffel verbleibenden flüssigen Gießmaterialszu gewährleisten.Erst danach wird der Gießarmmit dem Löffelaus dem Ofen herausgefahren, überdie Gussform verbracht und mit einer definierten Schwenkbewegungdes Löffelsdas Gießmaterialin den Eingusspunkt der Form gegossen.
[0005] Für die Kosteneffizienzdes Gießvorgangsist es unter anderem wichtig, das Gießmaterial im Löffel nochim Ofen genau zu dosieren, um keinesfalls zu wenig Material in dieGussform zu gießen,andererseits aber auch nicht zu viel Material aus der Schmelze zuentnehmen. Eine Dosiergenauigkeit von etwa einem Prozent der ausder Schmelze entnommenen Materialmenge wird heutzutage angestrebt.
[0006] DieSchwierigkeit beim Dosiervorgang liegt bei den vorliegenden programmgesteuertenGießvorrichtungendarin, dass der Löffelin die heiße Schmelzeeintaucht und im Heißbereichdes Ofens, unmittelbar überder Schmelze, zum Dosieren des Materials bewegt werden muss. DasAnbringen eines Stellmotors zum Verschwenken des Löffels direktan der Löffelaufhängung istbei den Temperaturen, die bei den meisten Gießmaterialien vorherrschen,oft nicht möglich.Daher wird der programmgesteuerte motorische Antrieb der Schwenkbewegungdes Löffelsmanchmal am Gießarmvom Löffelbeabstandet angebracht, wobei das Drehmoment vom Motor über einenKettenantrieb an den Löffelgelangt. Kettenantriebe sind allerdings immer spielbehaftet, wasdurch die in der Umgebung des Löffelswährenddes Gießzyklusauftretenden Temperaturunterschiede noch erheblich verstärkt wird.Da das Dosieren des Gießmaterialsim Löffel,wie oben erwähnt,durch die Winkelstellung des Löffels über derSchmelze erfolgt, ist mit einem solchen Kettenantrieb die angestrebteDosiergenauigkeit von etwa einem Prozent daher nicht zu erreichen.
[0007] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießvorrichtungder eingangs genannten Art fürdas automatische Schwerkraftgießen hinsichtlichihrer Arbeitsgenauigkeit und Effizienz zu verbessern.
[0008] Gelöst ist dieseAufgabe durch eine Gießvorrichtungmit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungenund Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis7 niedergelegt.
[0009] DieMittel zum programmgesteuerten Verschwenken des Löffels dererfindungsgemäßen Gießvorrichtungumfassen also einen vom Löffelbeabstandet angeordneten Servomotor sowie mindestens eine Pleuelstangezur Drehmomentübertragung vomServomotor zum Löffel.Diese neuartige Ausbildung der Drehmomentübertragung vom Servomotor zumLöffelist insbesondere in beide Richtungen spielfrei, so dass sich keinerleiHystereseeffekt ergibt. Die Drehmoment übertragende Pleuelstange ist unempfindlichgegen hohe Temperaturen und große Temperaturunterschiedesowie robust und wartungsfreundlich. Auch ihr Gewicht ist vorteilhaftniedrig.
[0010] Für das Reinigenund Aufheizen des Löffels istes vorteilhaft, wenn der Löffel über einenWinkelbereich von mehr als 180 Grad verschwenkt werden kann. DieErfindung ist daher vorzugsweise derart weiter ausgestaltet, dassdie erfindungsgemäße Pleuelstangenmechanikso ausgestaltet ist, dass eine erste Kurbelscheibe oder Kurbelwelleam Servomotor und eine zweite Kurbelscheibe oder Kurbelwelle amLöffelangebracht sind, wobei nicht nur eine, sondern zwei diese Kurbelscheibenbzw. Kurbelwellen verbindende Pleuelstangen eingesetzt werden, diean den Kurbelscheiben bzw. Kurbelwellen jeweils um einen von nullGrad und von 180 Grad verschiedenen Winkel gegeneinander versetztangelenkt sind, um den bei Kurbelscheiben bzw. Kurbelwellen unvermeidlichvorhandenen Totpunkt überbrücken zu können. Esbefindet sich dann jeweils höchstenseine Pleuelstange im jeweiligen Totpunkt der Kurbelscheibe bzw.Kurbel welle, währenddie andere Pleuelstange weiterhin ein Drehmoment übertragenkann. Bevorzugterweise liegt dieser Winkel etwa bei 90 Grad.
[0011] Besondersbevorzugt wird die erfindungsgemäße Gießvorrichtungzusammen mit einem handelsüblichenIndustrieroboter eingesetzt. Der Gießarm ist dann an diesem Industrieroboterangebracht, wobei die Steuerung des Servomotors als zusätzlicheBewegungsachse des Industrieroboters in dessen Steuerung integriertwird. Der Industrieroboter hat also dann nicht nur die üblichensechs Bewegungsachsen (drei Translationsachsen und drei Rotationsachsen),sondern auch einen siebten Freiheitsgrad, nämlich die Gießachse,die das Verschwenken des Löffelssowohl zum Dosieren als auch zum Ausgießen steuert.
[0012] SolcheIndustrieroboter stehen in standardisierter Form zur Verfügung undbieten im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung viele Vorteilebeim Automatisieren des Gießvorgangs.So könnenin schnellen und reproduzierbaren Bewegungsabläufen hochgenaue Dosierungenerzielt und hochgenaue Gießkurvengefahren werden, währendauch ein Eingießendes Gießmaterialsin mehrere Eingießpunkteeiner Form hintereinander sowie das Mitfahren des Gießlöffels miteiner auf einem kontinuierlich laufenden Förderband oder Karussell befindlichenGussform in hochgenauen Bewegungen möglich ist.
[0013] Darüber hinauskann der Industrieroboter bei Bedarf weitere Stationen anfahren,beispielsweise zur Löffelreinigung.
[0014] ZurVerwendung der erfindungsgemäßen Gießvorrichtungfür unterschiedlicheGussformen ist es zweckmäßig, außerdem einender Steuerung des Industrieroboters zugeordneten Datenspeicher für Steuerungsdatensätze vorzusehen,aus dem dann jeweils der zu einer Gussform passende Steuerungsdatensatzausgelesen werden kann.
[0015] Umein Auskühlendes LöffelswährendProduktionspausen oder längerenGießzyklenzu verhindern, kann zusätzlichein Aufheizbrenner zum Erhitzen des Löffels vorgesehen sein. Dieserwird zweckmäßigerweisenach einer gewissen Stillstandszeit automatisch aktiviert.
[0016] Zumleichteren Auswechseln des Löffels, insbesonderebei stark verschmutzten Löffeln,die einem speziellen Reinigungsvorgang unterworfen werden müssen, istes vorteilhaft, wenn der Löffel über eineSchnellspannkupplung am Gießarmbefestigt ist.
[0017] EinAusführungsbeispielder Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen näher beschriebenund erläutert.Es zeigen:
[0018] 1 bis 4 den Bewegungsablauf einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtungbeim Dosieren;
[0019] 5 eine Explosionszeichnungeiner erfindungsgemäßen Gießvorrichtung;
[0020] 6 eine Anlage, in welcherdie erfindungsgemäße Gießvorrichtungverwendet werden kann.
[0021] Die 1 bis 4 zeigen den Bewegungsablauf beim Dosierendes Gießmaterials: In 1 taucht ein Löffel 1 ineine Schmelze 2 in einem Ofen 3 ein, um den Löffel 1 mitGießmaterialzu füllen.Der Löffel 1 istschwenkbar an einem Gießarm 4 befestigtund um eine Schwenkachse 5 verschwenkt, so dass Gießmaterialaus der Schmelze 2 in den Löffel 1 fließen kann.Beim Gießmaterialhandelt es sich vorliegend um Aluminium.
[0022] Aneinem Montagepunkt 6 ist der Gießarm 4 an einem (hiernicht dargestellten) Industrieroboter befestigt, wobei er in derNähe desMontagepunktes 6 mit einem hier nur angedeuteten Servomotor 7 ausgestattetist. Die den Servomotor 7 und den Löffel 1 verbindendeMechanik ist späteran Hand 5 genauer beschrieben.
[0023] In 2 ist der Gießarm 4 angehobenworden, um den Löffel 1 ausder Schmelze 2 herauszuheben.
[0024] 3 zeigt den Dosiervorgang.Durch gezieltes Verschwenken des Löffels 1 um seine Schwenkachse 5 wird überschüssiges Aluminium wiederin die Schmelze 2 zurückgegeben, so dass exakt die Aluminiummenge im Löffel 1 verbleibt,die fürden Gießvorgangbenötigtwird.
[0025] Wiein 4 gezeigt, wird derLöffel 1 danachzurückin seine Neutralstellung gebracht und mit samt dem Gießarm 4 ausdem Ofen 3 herausgehoben, um ihn zur Gussform verfahrenzu können.
[0026] 5 zeigt in einer Explosionsdarstellung einAusführungsbeispielfür eineerfindungsgemäße Gießvorrichtung.Der Gießarm 4 verfügt über einGehäuse 8,welches am Ort der Schwenkachse 5 des Löffels 1 und am Ortder Motorachse 9 des Servomotors 7 mit entsprechendenAusnehmungen versehen ist. Der Servomotor 7 ist in derNähe desMontagepunktes 6 des Gießarms 4 angebrachtund überein Getriebe 10 mit einer ersten Kurbelwelle 11 inder Motorachse 9 verbunden. Am anderen Ende des Gießarms 4,an der Schwenkachse 5 des Löffels 1, ist einezweite Kurbelwelle 12 angebracht. Die beiden Kurbelwellen 11, 12 sindjeweils in zwei Lagerschalen 13 gelagert. Die Drehmomentübertragungvon der Motorachse 9 zur Schwenkachse 5, alsovon der ersten Kurbelwelle 11 zur zweiten Kurbelwelle 12,erfolgt überzwei um jeweils etwa 90 Grad versetzt angeordnete Pleuelstangen 14,welche mit Lagerschalen 15 auf den Kurbelwellen 11, 12 sitzen.Der Löffel 1 ist mittelseiner Schnellspannvorrichtung 16 an einem Schwenkarm 17 befestigt,welcher seinerseits mit der zweiten Kurbelwelle 12 festverbunden ist, um ein Verschwenken des Löffels 1 zu bewirken,sobald vom Servomotor 7 ein Drehmoment auf die erste Kurbelwelle 11 undsomit überdie beiden Pleuelstangen 14 auf die zweite Kurbelwelle 12 abgegebenwird.
[0027] 6 schließlich zeigt schematisch eineGesamtanlage zum automatischen Gießen, umfassend einen Industrieroboter 18 mitsechs Freiheitsgraden, wobei die erfindungsgemäße Erweiterung einen siebtenFreiheitsgrad bildet, einer Robotersteuerung 19, einemBediencomputer 20 und einer Datenbank 21. DieRobotersteuerung 19 steuert den Industrieroboter 18,wobei der Antrieb des Löffels 1 mitin die Robotersteuerung 19 integriert ist. Die wichtigsten Parameterbeim Gießensind die Dosiermenge, die Gießkurveund die Gießgeschwindigkeiten.Diese Daten sind von der Gussform abhängig und werden der Robotersteuerung 19 vomBediencomputer 20 aufgegeben. Die Wechselwirkung mit derDatenbank 21 gewährleistethierbei eine leichte Bedienbarkeit, da dort alle Steuerungsablaufdatenfür dieunterschiedlichen Gussformen als Datensätze abgelegt und unter Eingabeeiner Teilenummer jederzeit abrufbar sind.
1 Löffel 2 Schmelze 3 Ofen 4 Gießarm 5 Schwenkachse 6 Montagepunkt 7 Servomotor 8 Gehäuse 9 Motorachse 10 Getriebe 11 Kurbelwelle(erste) 12 Kurbelwelle(zweite) 13 Lagerschalen 14 Pleuelstangen 15 Lagerschalen 16 Schnellspannvorrichtung 17 Schwenkarm 18 Industrieroboter 19 Robotersteuerung 20 Bediencomputer 21 Datenbank

权利要求:
Claims (7)
[1] Gießvorrichtungfür dieSchwerkraft-Gießtechnik,mit einem Gießarm(4) und einem daran schwenkbar angebrachten Löffel (1)zum Dosieren und Ausgießendes Gießmaterialssowie zum Transportieren desselben von einer Schmelze (2)zu einer Gussform, wobei der Gießarm (4) programmgesteuertbewegbar ist und Mittel (7, 11, 12, 14, 17)zum programmgesteuerten Verschwenken des Löffels (1) aufweist, dadurchgekennzeichnet, dass die Mittel zum programmgesteuerten Verschwenkendes Löffelseinen vom Löffel(1) beabstandet angeordneten Servormotor (7) undmindestens eine Pleuelstange (14) zur Drehmomentübertragungvom Servomotor (7) zum Löffel (1) umfassen.
[2] Gießvorrichtungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum programmgesteuertenVerschwenken des Löffelseine erste Kurbelscheibe oder Kurbelwelle (1 1) am Servomotor(7) und eine zweite Kurbelscheibe oder Kurbelwelle (12) amLöffel(1) sowie zwei diese Kurbelscheiben bzw. Kurbelwellen (11, 12)verbindende Pleuelstangen (14) umfassen, wobei die Pleuelstangen(14) an den Kurbelscheiben bzw. Kurbelwellen (11, 12)jeweils um einen von null Grad und 180 Grad verschiedenen Winkelgegeneinander versetzt angelenkt sind.
[3] Gießvorrichtungnach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel etwa 90Grad beträgt.
[4] Gießvorrichtungnach einem der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießarm (4) an einemIndustrieroboter (18) angebracht ist und dass die Steuerungdes Servomotors (7) als zusätzliche Bewegungsachse desIndustrieroboters (18) in dessen Steuerung (19)integriert ist.
[5] Gießvorrichtungnach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem ein der Steuerung des Industrieroboters(18) zugeordneter Datenspeicher (21) für Steuerungsdatensätze vorgesehenist.
[6] Gießvorrichtungnach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Aufheizbrenner zumErhitzen des Löffels(1) vorgesehen ist.
[7] Gießvorrichtungnach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Löffel (1) über eineSchnellspannvorrichtung (16) am Gießarm (4) befestigtist.

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2004-12-30| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2006-12-28| 8364| No opposition during term of opposition|

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2014-12-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|

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2015-02-26| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20141202 |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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DE20308509.4||2003-05-30||

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DE20308509U|DE20308509U1|2003-05-30|2003-05-30|Gießvorrichtung für die Schwerkraft-Gießtechnik|

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